câu hỏi ôn tập về kháng sinh

Cấy tách khuẩn lạc lên thạch nghiêng để thuần khiết hoá, sau đó nuôi cấy rồi thử hoạt tính KS của các chủng mới phân lập đc • Cấy đất trực tiếp lên bề mặt môi trường kiểm định: - Đem gie

Câu 1: Định nghĩa kháng sinh, đơn vị kháng sinh, phân loại kháng sinh.

1) Định nghĩa kháng sinh: Có nhiều cách định nghĩa

- Kinh điển: là những sản phẩm trao đổi chất tự nhiên đc các vsv tạo ra có tác dụng ức chế phát triển or tiêu diệt chọn lọc đvới các vsv khác Đây là ĐN do Waksman phát hiện ra

- Mở rộng: kháng sinh là những sản phẩm có nguồn gốc bất kỳ có tác dụng ức chế or tiêu diệt chọn lọc đvới các loài vsv khác, tế bào ung thư,… Không gây hại cho vật chủ

- KS steroid Axit fuzidich> Các KS chứa nhân thơm:

- Các dẫn chất benzen Choloramphenicol

- Cấc chất thơm ngưng tụ Griseofulvin

- Các ete thơm Novobiocini> Các KS mạch thẳng

- Các chất chứa P Phosphomycin

→ Trong đó các nhóm: a, b,c,d,h là quan trọng nhất

Câu 2: Các phương pháp phân lập vsv sinh tổng hợp KS

• Nguyên lý chung:

- Từ các cơ chất ≠ ( đất, bùn, cát…) → nghiền nhỏ → pha loãng → cấy vào các môi trường nuôi cấy chọn lọc → để tủ ấm cho phát triển( 26 – 32oC, 5 → 7 ngày) → sđó thuần khiết chủng mới phân lập đc , kết hợp thử khả năng sinh tổng hợp KS ta thu đc các vsv cần tìm

→ cấy để thử hoạt tính KS →xem có hoại tính Ks hay ko

→ nghiên cứu tiếp, ko có thì loại + 33% có hoạt tính KS

+ < 5% có thể n/c tiếp

• Cấy dịch chiết đất lên bề mặt:

- Lấy mẫu đất( 1-2g) vào cối sứ rồi thêm vào 1 lượng nước vô trùng, nghiền nhỏ → dùng nước

vô trùng pha loãng( 10-4→ 10-6) Nhỏ dung dịch đã pha loãng lên bề mặt thạch môi trường dinh dưỡng trong hộp petri rồi gạt nhẹ cho phân tán đều → để tủ ấm( 28-32oC, 5- 7 ngày)→ xuất hiện các khuẩn lạc riêng rẽ Cấy tách khuẩn lạc lên thạch nghiêng để thuần khiết hoá, sau đó nuôi cấy rồi thử hoạt tính KS của các chủng mới phân lập đc

• Cấy đất trực tiếp lên bề mặt môi trường kiểm định:

- Đem gieo cấy trực tiếp các “hạt” đất lên bề mặt thạch trong hộp petri có môi trường dinh dưỡng chứa sẵn vsv kiểm định → để tủ ấm( 24- 48h) mang ra quan sát

+ Nếu xung quanh các khuẩn lạc phát triển từ đất xhiện vòng vô khuẩn → xđịnh đc trong hạtđất đó có vsv tạo ra KS tiêu diệt đc vsv kiểm định → từ khuẩn lạc đó tiến hành phân lập theobước 2 (Cấy dịch chiết đất lên bề mặt) thu đc vsv tổng hợp KS

• PP làm giàu từ đất:

- Đất trước khi phân lập đc đưa vào cơi thuỷ tinh, giữ độ ẩm xđịnh, thỉnh thoảng lại cho thêm

1 ít vsv đc kiểm định vào rồi trộn đều → để tủ ấm 1 thời gian rồi đem ra phân lập theo các pp

ở trên →thu đc vsv đối kháng vsv kiểm định, mặc dù lúc đầu vsv đối kháng đó có rất ít trogn đất

• PP bổ sung KS vào môi trường:

- Để phân lập xạ khuẩn ta có thể cho thêm KS chống nấm và vi khuẩn vào môi trường phân lập

vs nồng độ từ 5- 25µg/ ml

- Các KS thường dùng là: tetracyclin, neomycin, streptomycin, penicillin, chloramphenicol,…

- Nồng đọ KS thêm vào cần phải đc duy trì thích hợp, nếu ko chính xác sự phát triển của xạ khuẩn mục tiêu cg bị ức chế

• PP phân lập vsv sinh KS chống ung thu:

- Các KS chống ung thư vừa có tác dụng tiêu diệt tế bào ung thư vừa có tác dụng tiêu diệt tế bào vsv

- Vsv đột biến có khả năng hô hấp giảm làm mô hình thử nghiệm ban đầu vùa giảm đc độc tố vừa tiết kiệm kinh phí

Câu 3: Trình bày cơ chế tác dụng của KS

- Các KS tác dụng cơ bản qua việc ức chế các phản ứng tổng hợp rất khác nhau của tế bào vsv gây bệnh

- Chúng liên kết vào các vị trí chính xác hay các phân tử đích của tế bào vsv để tạo ra các phản ứng trao đổi chất

- Có 6 mức khác nhau đvới tế bào vi khuẩn or nấm:

+ Thành tế bào Vd: Transpeptid hoá( β- lactam), tổng hợp

murein( Vancomycin, phosphomycin….)

+ Màng nguyên sinh chất Vd: Thay đổi cấu trúc( polymycin), thayđổi chức năng ( polyen, valinomycin….)

+ Tổng hợp ADN ( sao chép và dịch mã AND) Vd: Phân chia( Actinomycin), dịch mã (Anzamycin)

+ Tổng hợp protein- dịch mã mARN Vd: ribosome( Aminoglycosid), liên kết tARN ( chlorocid), kéo dài( axit fuzidic)

+ Trao đổi chất hô hấp Vd: Antimycin, oligomycin

+ Trao đổi chất folat Vd: sulfamid

Câu 4: Trình bày tính kháng thuốc của vsv và nguyên tắc sử dụng KS

• Tính kháng thuốc của vsv:

- Kháng thuốc : là hiện tượng vsv mất đi tính nhạy cảm ban đầu với tác dụng củaKS hay hoá trịliệu 1 cách nhất thời hay vĩnh viễn

- Có 2 kiểu kháng thuốc: kháng thuốc tự nhiên và kháng thuốc mới nhận

+ Kháng thuốc tự nhiên: là 1 dặc trưng của từng nòi vsv nhất định đvới 1 số KS nhất định nào đó Tính chất này đã có sẵn trước khi sử dụng các KS đó Kháng thuốc tự nhiên là thông tin di truyền có sẵn trong nhiễm sắc thể Về mặt sinh hoá có 2 cơ chế quan trọng: đó là tính thấm của thành tế bào và sự thiếu vắng phân tử đích

+ Kháng thuốc mới nhận: xuất hiện trong chọn lọc tự nhiên các chủng đề kháng của quần thểvsv nhạy cảm khi sử dụng KS 1 vsv trở thành kháng thuốc khi có thể phát triển đc hàm lượng cao đáng kể của KS ấy so vs quần thể vsv mà nó có nguồn gốc Khi mức độ đề kháng tăng lên chủng thoát khỏi sự điều trị - bệnh ko chữa đc- ta nói đến đề kháng lân sàng

Có 2 loại:

1 Đề kháng sinh học: là hiện tượng có những cá thể của 1 loài do thu đc những đặc tính

di truyền mà giảm thiểu or mất hẳn tính nhạy cảm thuốc so với những cá thể cùng loài Những cá thể đề kháng sinh học này ko nhất thiết là đề kháng điều trị

2 Đề kháng điều trị hay kháng thuốc lâm sàng

- Cơ chế di truyền của kháng thuốc mới nhận: do đột biến nhiễm sắc thể và do tiếp nhận plasmid kháng thuốc

- Cơ chế sinh hoá tính kháng thuốc:

+ Thay đổi tính thấm thành tế bào

+ Vô hoạt hoá KS = enzym

+ Thay đổi phân tử đích

+ hoạt hoá con đường trao đổi chất khác = con đường trao đổi chất luân phiên

- Phối hợp KS vs chế phẩm khác làm tăng tác dụng , giảm phản ứng phụ, bệnh nhân ko tự ý dùng thuốc

Câu 5: Trình bày các khả năng ứng dụng KS ngoài y học

a) Trong chăn nuôi:

- Chữa bệnh cho vật nuôi: gia súc , gia cầm, vật nuôi

- Các KS chỉ dùng trong thú y ngày nay là: hygromycin B, thiostrepton, tilozin, monenzin, lazalocid, salinomycin

- KS còn đc sdụng như chất kích thích tăng trọng gia súc, gia cầm , giảm chi phí TĂ , kích thíchtăng sản lượng trứng gà vịt

b) Trong trồng trọt:

- Các nấm, VK, virut gây ra nhiều loại bệnh cho cây trồng làm mùa màng thất thu lớn Mầm bệnh có thể nhiễm từ hạt giống, từ các phế thải còn lại của mùa màng, từ phân chuồng, từ đất or trong bụi , ko khí Việc chọn KS để tiêu diệt vsv gây bệnh cây trồng ko chỉ chú ý đến tác dụng KS mà còn phải quan tâm đến hiệu quả kinh tế

- KS dùng để đấu tranh vs bệnh thực vật phải thoả mãn các yêu cầu sa:

+ Hoạt tính KS mạnh đvới mầm bệnh

+ Dễ thấm vào các tế bào cây

+L iều điều trị không hại đến cây

+ KS phải bền vững trong 1 thời gian dù ở bề mặt hay đã thấm sâu vào trong cây

- PP thông dụng nhất là xử lý hạt = KS trước khi đem gieo trồng, xử lý đất = KS hay các vsv đối kháng trong đất Ưu điểm của các KS bảo vệ thực vật là:

+ Trichotexin; chữa nấm do Botrytis cenera, helmintosporium gây bệnh cho bông

+ Blasticidin S, Kasugamycin : trị vàng lụi cho lúa

+ Validamucin : trị khô vằn cho lúa

c) Trong công nghiệp thực phẩm:

- Bảo quản thực phẩm tươi và các thực phẩm đóng hộp là vấn đề quan trọng Nguyên nhân hỏng thực phẩm là do vsv gây ra: sau khi phân huỷ thực phẩm chúng còn tiết ra chất độc

- Một số chất để bảo quản thực phẩm như:

+ Pimaricin: diệt nấm bảo vệ bề mặt

+ Tilozin: chống lại các bào tử VK

+ Nizin: chống lại các clotridium, bảo quản phomat , cà chua, đậu xanh, bắp cải

Câu 6: Trình bày các nguồn nguyên liệu chất dinh dưỡng trong sản xuất KS

- Môi trường dd để nuôi cấy vsv phải chứa tất cả các nguyên tố cần thiết cho tế bào sinh trưởng và sinh tổng hợp các sản phẩm trao đổi chất dứoi dạng dễ hấp thụ và tiếp nhận Trong PTN các môi trường có thành phần chính xác còn trong công nghiệp do các nguyên nhân kinh tế mà môi trường sdụng thường phức hợp, thành phần khó xđịnh

- Để đạt hiệu quả kinh tế thì thành phần môi trường phải đạt yêu cầu sau:

+ Thành phần môi trường phải tối ưu Có thể tối ưu theo PP kinh điển, quy hoạch thực nghiệm hay quy hoạch đơn hình.

+ Từng lô nguyên liệu phải đc khảo sát mô hình trước khi đưa vào sản xuất lớn để nghiên cứuảnh hưởng đến quá trình lên men và sản xuất, tinh chế

+ Nếu xuất hiện kiềm chế trao đổi chất → sdụng đột biến điều khiển

a) Nguồn cacbon:

 Các loại cacbonhydrat là nguyên liệu truyền thống của công nghiệp KS và vitamin

 Tinh bột và dextrin là các nguyên liệu lên men KS tốt đối với các chủng vsv

có khả năng tạo ra các enzym amylaza Có thể sdụng tinh bột với các nguồn gốc khác nhau: ngô, sắn, khoai tây

b) Các nguồn Nito:

 Có thể sdụng các muối : ammoni, muối nitrat…… làm nguồn nito tuỳ thuộc vào chủng vsv

 Cao ngô là 1 nguồn nito dễ hấp thụ

 Cao nấm men là nguồn đạm đc nhiều loạ vsv ưa thích

 Bột đậu tương đc sdụng nhiều trong lmen KS do hấp thụ tương đối chậm

và ko xảy ra ức chế điều khiển trao đổi chất

 Pepton , cao thịt, sinh khối biac) Các chất khoáng, vi lượng và kích thích:

 Đại lượng: P, S,K,Na, Zn, Mg, Ca

a) Các PP cải tạo giống:

- Vsv tổng hợp KS phân lập đc từ các cơ chất tự nhiên thường có hoạt tính thấp Vd: các chủng penicillin tạo penicillin phân lập đc từ đất chỉ đạt đc hoạt tính 10 đv penicillin/ml dịch nuôi cấy

- Vì vậy muốn thu đc chủng có hoạt tính cao để đưa vào sản xuất công nghiệp cần phải ứng dụng 1 cách khéo léo các pp cải tạo, chọn giống đồng thời nghiên cứu cải tiến điều kiện nuôi cấy

- Đột biếnnhân tạo:

+ Cho các chủng vsv chịu tác dụng của các tác nhân gây đột biến mạnh như: tia X, tia UV hay các tác nhân hoá học như etylenimin, dimetylsulfat, NG…phần lớn các vsv bị giết chết+ Để cải tạo các chủng có hiệu suất sinh tổng hợp cao phải tiến hành đột biến bạc thang kếthợp các tác nhân gây đột biến

→ có khả năng siêu tổng hợp KS có giá trị trong công nghiệp

- Đột biến tự phát:

+ Cấy giống lên bề mặt môi trường thạch trong hộp petri sao cho mỗi hộp có từ 5-20 khuẩn lạc phát triển tách riêng rẽ

+ Có thể kiểm tra hoạt tính KS của chúng = cách kết hợp các PP như: PP đánh dấu, pp 2 lớp thạch or pp khối thạch.

+ Các biến chủng có hoạt tính mạnh nhất đc cấy sang thạch nghiêng để nghiên cứu tiếp

→ ko có giá trị áp dụng vào sản xuất

b) Các khả năng trong cải tạo giống:

- Làm gia tăng sản lượng hoạt chất mục tiêu nhờ ứng dụng 1 cách linh hoạt các pp đột biến và sàng lọc hay tái tổ hợp

- Từ chủng vsv sing ra 1 loạt chất có cấu trúc tương tự người ta tạo đột biến và phân lập các đột biến chỉ tạo 1 sản phẩm cần thiết làm tăng cao sản lượng và làm cho quá trình tinh chế kinh tế hơn

- Đưa vào sử dụng các chủng đột biến có phản ứng trực tiếp or tiền phản ứng thay đổi tạo ra các KS đồng đẳng

Câu 8: Các tác nhân đột biến và các kiểu đột biến trogn cải tạo giống vsv sản xuất KS

• Tối ưu hoá đột biến:

- Sdụng tác nhân đột biến để vsv chết trên 99%, < 1% có nhiều đột biến

- PP hữu hiệu nhất là lập đường cong liều tác dụng và xây dựng biểu đồ tần xuất.

a) Chọn lọc ngẫu nhiên sau đột biến:

- Nguyên lý chung: sau khi xử lý với tác nhân đột biến và nuôi cấy cho phát triển, trong số các

cá thể sống sót đc lựa chọn ngẫu nhiên ta tiến hành khảo sát khả năng tạo hoạt chất của chủng

Câu 10: Trình bày các pp giữ giống vsv.

a) Giữ giống trên môi trường thạch:

- Đây là pp đc ứng dụng khá rộng rãi trong thực tế, mặc dù ko phải là kinh tế nhất và đáng tin cậy nhất Sau 1chu kỳ thời gian nhất định phải cấy truyền chủng vsv sang môi trường mới,

ủ cho phát triển rồi lại cất giữ

- Đối vs các chủng sinh tổng hợp KS có khả năng xhiện các biến tướng hiệu suất thấp và sau 1

số lần cấy truyền sẽ dần chiếm ưu thế trong quần thể vsv mà làm giảm hoạt tính chung của chủng

- Để ngăn cản biến tính cần sdụng giống ổn định và đồng nhất về mặt di truyền học, ứng dụng môi trường chọn lọc, đưa vào các chất kích thích sinh tổng hợp KS, đồng thời loại bỏ các chất ngăn cản sinh tổng hợp KS Ngoài ra có thể cho thêm vào môi trường các chất kích thíchsinh tổng hợp KS, loại các chất kìm hãm Cần phải nhớ rằng chất lượng thạch đang sdụng cũng ảnh hưởng đến phát triển vsv

- Giữ giống trên thạch có thể duy trì ở -20oC → -22oC, lạnh sâu

→ Ưu điểm của pp này là đơn giản, yếu điểm nằm trong khả năng chết của vsv từ các thiết bịđông lạnh

b) Giữ giống trên cát vô trùng:

- Lấy cát sông rửa trong nước chảy cho đến khi hết bẩn, sấy khô rồi đun nóng rây sắt → rây qua sàng nhỏ rồi cho vào ống nghiệm hay ampul, đóng nút →Khử trùng ( 120oC, 1h) trong nồi hấp

- Các ống giống này đc ktra độ vô trùng ngẫu nhiên = cách sdụng đường glucoza 1% hoà tan trong canh thang có pepton → cho vào 1 số ống cát ( để tủ ấm 30oC, 24h) Nếu độ vô trùng đạt quy định thì đc dùng để giữ giống → dùng que cấy lấy bào tử VK, xạ khuẩn, nấm → cấy ngẫu nhiên vào trong cát → sấy ( 37oC, 2 ngày) → rồi tráng paràin nút, cất giữ ở nơi khô ráo nhiệt độ phòng

c) Giữ giống trên đất vô trùng:

- Lấy 2g đất vườn → nghiền nhỏ → cho vào ống nghiệm roiò thêm 2-3 giọt nước → làm nút vàkhử trùng 120oC, 1h → giữ trong tủ ấm 30oC, 24h → khử trùng như trên 1 lần nữa

- Sau khi thử độ vô trùng, các ống đất đc cấy giống vsv cần bảo quản giống ( theo b) Có thể dùng cát và đất tạo thành hỗn hợp, có thể dùng cao lanh hay cao lanh+ cát Dùng cao lanh vsmức độ vừa pahỉ, nếu dùng nhiều ko có lợi cho bào tử

d) Giữ giống trên hạt ngũ cốc:

- Từ hạt kê vàng cân 1kg → cho vào bình, thêm 800ml nước sôi → đun sôi trong thời gian nhấtđịnh cho kê no nước → làm nút và để đứng 30 phút → đổ ra mặt bàn đã lau cồn etylic cho nguội

- Từ kê đã xử lý can 15g vào bình nón 250ml , khử trùng 115oC/40phút→ thử độ vô trùng→ cấy 2ml hỗn dịch bào tử đặc trong twen 80 0,5% hay 3ml sợi dinh dưỡng → nuôi cấy trong 2 ngày đêm trên máy lắc→ lắc đều bình kê Tuỳ từng chủng mà kê đc để cho phát triển 1 tuần

ở 28oC or phải lắc để phá vỡ khối kê hay long đều sợi VSV phát triển → sấy chân không 5-10mmHg, 3 ngày, 25oC

- 1 số bình đc thử độ vô trùng( ko có vsv lạ), các bình còn lại đc ttráng parafin nút và cất giữ ở nhiệt độ phòng, nơi khô ráo Có thể sdụng nhiều lần để sx kháng sinh

e) Giữ giống bằng đông khô:

- Dựa trên thăng hoa nước dưới chân không từ chất liệu đã đông lạnh.

- Phải chuẩn bị hỗn hợp dịch bào tử đậm đặc trong huyết thanh ngựa ko có chất bảo quản or trong dung dịch chứa 10% sacaroza và 1% gelatin, pH= 6,8- 7,0

- Phân 0,2 ml hỗn hợp dịch bào tử vào mỗi ampul = pipet pasteur Ampul đc làm lạnh xuống =hỗn hợp CO2 băng và etanol ( -70 − -80 oC, 5 phút) →xếp vào máy chân không → làm khô( áp suất khoảng 100 mmHg, thời gian phụ thuộc vào độ chân không, bề mạt bôc hơi và thể tích cần làm khô, độ ẩm ko vướt quá 3-5%) → lấy ampul ra khỏ chân không, gom lại dướichân không và hàn ống lại = đèn hàn 2 ngọn Ampul đc giữ ở nhiệt độ phòng hay 5oC

- Để lấy bào tử khô: dùng dũa mỏng dũa tại phần 3 phía trên của ampul, lau ampul = cồn và

bẻ gãy trên ngọn đèn cồn → dùng đầu que cấy chuyển chất khô của ampul sang môi trường thạch → để tủ ấm or dùng pipet vô trùng thêm 0,2- 0,3 ml nước cất vô trùng vào ampul để hoà tan chất khô rồi cấy sang hàng loạt môi trường đặc or lỏng khác Sâu khi hoà chủng vsv đông khô vào nước , nếu ko cấy ngay mà giữ 1 thời gian trong môi trường thể tích bè sẽ tăng

→ Đây là pp giữ giống ko thể thiếu của các trung tâm giữu giống lớn

f) Duy trì hoạt tính kháng sinh của các chủng sản xuất:

- Dòng sx: cấy loạt giống, đông khô loạt → hoạt động

- Dòng bảo quản: sàng lọc ngẫu nhiên, đột biến, sàng lọc, lên men mô hình

- Chọn biến chủng tốt

- Số lượng T 20% Chủng giống mới → sản xuất

- Vậy để duy trì hoại lực KS của chủng phải ứng dụng các pp phức hợp bao gồm việc lựa chọn

pp tốt nhất, nuôi cấy chủng sx trên môi trường giữ giống thích hợp nhất kết hợp vs việc đưavào ứng dụng các pp tuyển chọn liên tục các dạng có hoạt tính cao nhất

Câu 11: Quá trình lên men gián đoạn, các pha đặc thù và các tham số đặc trưng( tg, x,µ)

- Giống cho lên men đc nâng cấp dần dần:

+ Cấp 1: bình nón trên máy lắc ( 100ml/500ml)

+ Cấp 2: nuôi trong bình giống 50l

+ Cấp 3: đc nuôi cấy trong bình 1- 5m3

- Đây là pha phất triển tiềm tàng để vsv thích nghi vs môi trường mới

- Trong việc hình thành pha này trạng thái sinh lý của giống có ý nghĩa quyết định

+ Nếu giống là các vsv thể sinh dưỡng thì vsv hầu như phát triển luôn, thời gian pha lag ngắn

+ Nếu giống là các tế bào dạng không phát triển ( bào tử , dính bào tử, vsv từ môi trường nghèo…) thì thời gian pha lag cần dài để thích nghi

b) Pha log ( pha luỹ thừa):

- Cuối pha lag các tế bào đã thích nghi với điều kiện sống mới và bắt đầu phát triển mạnh mẽ- quần thể vsv chuyển dần sang pha phát triển mới là pha log, pha phát triển năng động nhất

- Nếu ta gọi x là nồng độ sinh khối khô của vsv trong dịch lên men thì dx/dt là tốc độ tăng trưởng sinh khối trong 1 đvị thời gian Gọi µ là tốc độ tăng trưởng sinh khối riêng:

c) Pha dừng hay pha ổn định :

- Sau khi đồng hoá các chất dinh dưỡng hay sau khi tích luỹ các sản phẩm trao đổi chất, sinh trưởng của vsv giảm xuống hay hoàn toàn ngừng lại

- Sinh khối có thể còn tăng chậm or không đổi

- Rất nhiều KS đc tạo ra ở đây

d) Pha suy tàn:

- Các chất dinh dưỡng bị cạn kiệt, năng lượng của tế bào giảm đến tối thiểu Tế bào chết đi theo quy luật giống như khi tăng trưởng trong chu kỳ sinh trưởng ( tuy nhiên vs khuynh hướng ngược lại)

- Kết thúc quá trình lên men KS:

+ Khi sinh tổng hợp KS dừng lại

+ Khi sinh tổng hợp KS không còn kinh tế nữa

Câu 12: Quá trình lên men có bổ sung: nguyên lý, các công thức chính và ứng dụng

- Biến tướng phát triển tiếp tục của lên men mẻ đóng kín là lên men có bổ sung

- Bình khuấy lý tưởng

- Tiền chất lên men

- LM có bổ sung là trường hợp đặc biệt của lên men liên tục theo nguyên ly chemostat( về mặt lý thuyết)

- Vận tốc thay đổi thể tích chính = vận tốc bổ sung, vận tốc này có thể không đổi, phụ thuộc vào thời gian, liên tục hay chu kỳ

dV/dt= f(t)

f(t): vận tốc bổ sung môi trường mới

D= f/ V

Do nồng độ vsv : x= X/V

→ Tốc độ thay đổi nồng độ vsv :

- LM có bổ sung ứng dụng thích hợp cho các trường hợp sau:

+ Nồng độ cơ chất khá tháp nhưng lại cần ổn định

+ Nồng độ cơ chất khá cao và không đổi

+ Phải bổ sung tiền chất liên tục

Câu 13: LM liên tục chemostat: nguyên lý hoạt động, hình ảnh qua đồ thị, các công thức đặc trưng

- Đc biết đến và ứng dụng nhiều nhất cả trong nghiên cứu và thực tiễn

- Vận tốc pha loãng đc định nghĩa là tỷ số D= f/V và trong số các cơ chất chỉ 1 chất – chất kiềm chế - xác định các quan hệ tăng trưởng , còn các thành phần khác đều dư thừa, đồng thời giảthiết là mô hình Monod đúng, ta có:

- Bình LM đồng nhất ( có khuấy lý tưởng) hoạt động theo nguyên lý chemostat hay turbidostat

• Điều khiển chemostat: trạng thái cân bằng động ( dừng, steady state) sinh trưởng của các tế bàovsv đc duy trì = thay đổi nồng độ của chất dinh dưỡng đang ức chế nào đó( cacbonhydrat, nguồnnito, muối… )

• Điều khiển kiểu turbidostat: khi hoạt động theo turbidostat sinh trưởng của các tế bào đc kiểm soát ko ngừng = đo liên tục nồng độ sinh khối vsvv và duy trì không đổi( tham số điều khiển) = điều khiển dẫn thêm môi trường và lấy bớt dịch lên men duy trì V không đổi

- Bình phản ứng ống ( plug-flowreactor) : dung dịch dinh dưỡng ko đc khuấy trở lại mà chảy qua bình LM ống 1 cách bình thường Thành phần môi trường dinh dưỡng, số lượng tế bào, dòng chuyển khối( cấp oxy) và hiệu suất cũng thay đổi trong lòng hệ thống Lồng vào dung

dịch dinh dưỡng tại cửa vào ta trộn liên tục trong nhiều trường hợp hồi lưu 1 phần dịch từ đầu ra của 1 bình LM or lấy từ 1 bình LM liên tục- các tế bào giống vào chất liệu nạp vàob) Ứng dụng máy tính điện tử trong LM sx KS:

- Trong công nghiệp LM sdụng máy tính điện tử trên 2 lĩnh vực:

+ Tối ưu hoá với trợ giúp của computer: tính toán các mô hình kết hợp xử lý các kết quả, xác định tác dụng của các tham số lên quá trình lên men( off line- computer)

+ Kiểm soát, điều kiển quá trình lên men: trong công nghiệp lên men ở các nước tiên tiếnnối kết máy tính điện tử on-line lên men đã trở thành hiện thực ( on line- computer)

- Máy tính có thể giúp tối ưu hoá dựa vào các tiêu chuẩn đặt: hiệu suất hoạt chất cực đại hay lợi nhuận cực đại… Các tính toán này đòi hỏi máy tính và phần mềm và căn cứ vào yêu cầu của bài toán mà chọn máy tính , phần mềm cho thích hợp

Câu 15: Khuấy trộn trong LM sx KS, số Reynolds, số công suất máy khuấy

• Khuấy trộn trong LM sx KS:

- Trong hoá học khuấy trộn hoạt động vs hệ 2 pha, còn trong công nghệ LM khuấy trộn vận hành với hệ thống 3 pha:

+ Pha lỏng: dung dịch nước , chất khác( alcan)

+ Pha rắn: Vsv hoạt động, hạt nguyên liệu

+ Pha khí: cấp khí( bọt khí)

- Nhiệm vụ của máy khuấy là chuyên chở vật chất và nhiệt:

+ Tán phân không khí trong dịch LM

• Số công suất máy khuấy:

- Chỉ số đặc trưng cho nhu cầu năng lượng của máy khuấy( Rushton etal- 1950):

- Trong miền chảy lớn ( ) : ta có tỷ lệ

K: hệ số chỉ phụ thuộc vào hình dáng bình và máy khuấy , ko phụ thuộc vào kích thướcm=1

- Trong vùng xoáy ( ): Np ko phụ thuộc vào Nre Nếu xoáy thường xuyên

- Tuy nhiên trong bình LM có thanh chắn thì sẽ ko có xoáy nên chính số Fr ít có ý nghĩa thực tiễn.

Câu 16: Trình bày con đường chuyển vận oxy, các công thức đặc trưng về dòng chuyển vận và hệ số chuyển vận

- Để oxy từ ko khí đến đc tế bào, oxy phải vượt qua nhiều trở kháng

- Trên con đường chuyển động trở kháng ở pha khí- lỏng là lớn nhất Đặc trưng dòng chuyển oxy vào dung dịch ta có CT:

N : dòng chuyển vận thể tích( m mol/l/h)

k : hệ số chuyển khối qua biên giới pha( cm/h)

a : mặt trao đổi riêng ( )

k a: hệ số vận chuyển oxy thể tích( )

C : nồng độ bão hoà của oxy ( m mol/l)

C : nồng độ O2 hoà tan trong dung dịch( m mol/l)

OTR: tốc độ chuyển khối oxy

- k a phụ thuộc vào hệ thống bình LM và hệ thống sinh học, có thể xđịnh đc theo công thức:

Câu 17: Quy luật chiết nhiệt oxy của vsv , khử trùng gián đoạn

• Quy luật chiết nhiệt oxy:

- Vsv bị chiết bởi ra nhiệt do sự biến đổi và mất hoạt tính không phục hồi của các enzym và cácmàng nguyên sinh chất Độ mẫn cảm nhiệt phụ thuộc vào loài vsv, tuổi, trạng thái vsv, tính

ẩm của độ nhiệt, độ lớn của nhiệt, môi trường gia nhiệt( tính chất, pH, áp suất thẩm thấu, chất bảo vệ)

- Trên nhiệt độ nhất định sự chết đi do nhiệt của vsv có động học bậc nhất:

Với: N – số tế bào sống

k - hệ số vận tốc triệt nhiệt( min-1)

Các công thức trên có thể vẽ lên đồ thị:

- k cũng phụ thuộc vào nhiệt độ và có thể biểu diễn theo PT Arrhenius:

Với: A- hệ số thực nghiệm

E – năng lượng hoạt hoá dang nghĩa triệt nhiệt( kj/mol)

PT trên đc vẽ như sau:

Tuy nhiên trong 1 số trường hợp quy luật triệt tiêu của vsv có sai khác và các đường thẳng

đồ thị bị cong đi

• Khử trùng gián đoạn:

- Đây là pp đc ứng dụng nhiều Dịch dinh dưỡng đc chuẩn bị trong bình LM rồi đc đun nống lên đến nhiệt độ cần thiết, giữ trong thời gian cần thiết, rồi làm lạnh xuống nhiệt độ LM